p O desenvolvimento de novos dispositivos científicos que ultrapassam os limites do que podemos observar e medir não ocorre da noite para o dia. Normalmente existem pequenos passos envolvidos, melhorias pequenas e contínuas para combater os inúmeros obstáculos técnicos que surgem no caminho. O novo microscópio eletrônico de última geração desenvolvido pelo Prof. Tsumoru Shintake na Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) não é exceção à regra. Através do desenvolvimento deste microscópio único, Os pesquisadores do OIST relataram um passo tão crucial na revista Microscopy, usando camadas de grafeno da espessura de um átomo para aprimorar as imagens microscópicas de vírus minúsculos. p Os microscópios eletrônicos dependem de um feixe de elétrons em vez de luz para iluminar a amostra alvo. O feixe de elétrons atingiria a amostra, com o espalhamento resultante dos elétrons, permitindo aos cientistas construir uma imagem precisa do alvo. Por aqui, microscópios eletrônicos podem alcançar uma resolução muito maior em comparação com dispositivos baseados em luz. O microscópio exclusivo do Prof. Shintake não depende mais de lentes ópticas, em vez disso, usar um detector para revelar quais elétrons atingiram as minúsculas amostras de vírus e reconstruir a imagem por meio de um algoritmo de computador. Além disso, enquanto os microscópios eletrônicos convencionais requerem elétrons de alta energia, este microscópio se concentra em elétrons de baixa energia que podem ser potencialmente muito mais eficientes na geração de imagens de vírus se os problemas técnicos associados puderem ser superados.

p "Elétrons de baixa energia interagem fortemente com a matéria, "explicou o Dr. Masao Yamashita, o primeiro autor do estudo. "Eles são ótimos para imagens de espécimes biológicos, feito de materiais leves como carbono, oxigênio e nitrogênio, que são basicamente transparentes para os elétrons de alta energia. "

p Usar elétrons de baixa energia, no entanto, tem uma desvantagem importante:por causa de sua alta sensibilidade com a matéria, um feixe de elétrons de baixa energia interagiria com a amostra alvo, mas também com tudo o mais, como a placa de suporte e o filme em que a amostra é colocada. A imagem resultante não distinguiria o material de estudo do fundo.

p Para combater esse efeito, pesquisadores da Unidade de Microscopia de Ondas Quânticas se voltaram para as propriedades únicas do grafeno. Eles sintetizaram um filme feito de uma única camada - um átomo de espessura - de grafeno na qual as amostras biológicas, como os vírus que estudam, será exibido.

p O grafeno é extremamente condutor, o que significa que os elétrons podem cruzar a camada com muita facilidade. Por aqui, os elétrons de baixa energia interagirão muito pouco com a camada de grafeno de fundo e muito mais com a amostra de vírus que se destacará com um grande contraste. Esta alta condutividade também evita o "carregamento", um acúmulo de elétrons no filme que distorceria a imagem final. A espessura do filme também fornece um fundo muito mais brilhante - portanto, um contraste muito melhor com o material de estudo - do que os filmes de carbono convencionais.

p "O filme de grafeno nos permite alcançar grande contraste com elétrons de energia muito baixa, permitindo realçar pequenos detalhes "acrescentou o Dr. Yamashita.

p Contudo, um filme de grafeno não é tão fácil de manusear. É tão claro que precisa estar impecável e livre de quaisquer contaminantes, levando os cientistas do OIST a desenvolver uma técnica para limpar meticulosamente o filme de grafeno.

p Também há um problema com o carregamento da amostra de vírus no filme de grafeno. O filme de grafeno é oleoso, enquanto as preparações biológicas seriam tipicamente à base de água. Eles não se misturariam muito bem:se você apenas adicionar os vírus ao filme, os resultados são vírus grudados em pontos densos espalhados, tornando impossível revelar detalhes individuais.

p Para resolver este segundo problema, Os pesquisadores do OIST recorreram ao uso de força centrífuga para espalhar os vírus por toda a superfície do filme, impedindo-os de fazer aglomerados. Os vírus são carregados em um tubo com o filme de grafeno em uma das extremidades, enquanto a outra extremidade está ligada a um eixo vertical que é girado até 100, 000 rotações por minuto. A força centrífuga empurra os vírus para o filme de grafeno e evita que eles se reagrupem, permitindo ver detalhes distintos em cada espécime com o microscópio eletrônico.

p O resultado de todos esses esforços são imagens de alta resolução de conchas de vírus, cuja forma e detalhes morfológicos podem fornecer pistas sobre como combatê-los. Para demonstrar seu trabalho de sucesso, Os pesquisadores do OIST usaram o bacteriófago T4, um vírus bem conhecido que ataca bactérias específicas. O uso de grafeno e um feixe de elétrons de baixa voltagem permitiu que revelassem detalhes minúsculos, como os membros semelhantes a fibras que o vírus usa para se prender em sua presa bacteriana, anteriormente invisível em um filme de carbono convencional.

p O Dr. Yamashita e sua equipe já estão trabalhando na próxima etapa para aumentar ainda mais a qualidade das imagens. Para reconstruir imagens e estudar a morfologia de vários tipos de espécimes no futuro, a capacidade de comparar com segurança imagens microscópicas de materiais biológicos em uma escala tão pequena requer uma consistência muito alta entre as amostras. Para atingir essa condição, os pesquisadores agora estão desenvolvendo uma maneira robusta de preparar os vírus, pulverizando-os sobre o filme de grafeno em um vácuo estéril. Vírus minúsculos não serão capazes de se esconder por muito mais tempo.